[发明专利]一种基于不同层间距的双层MXene膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于不同层间距的双层Mxene膜的制备方法，该方法是以碳化钛铝（Ti₃AlC₂）、盐酸（HCl）和氟化锂（LiF）为原料，PVDF为基膜，先将质量比10~20：1~1.8：1的HCl、LiF和Ti₃AlC₂依次加入反应器中，在30~40℃下加热搅拌24~48h，通过反复洗涤离心超声剥离，即得MXene溶液。取等体积浓度比为1：0.5~1：0.5~1的MXene溶液、氯化镁（MgCl）和马来酸（MA）的混合液真空抽滤在基膜上，在70~80℃下真空干燥5~6h得Mxene膜；然后再取等体积浓度比为1：0.5~1：0.5~1的MXene溶液、氯化钠（NaCl）和辛二酸（SA）的混合溶液真空抽滤在Mxene膜上，在70~80℃下真空干燥5~6h，即得双层Mxene膜。本发明制备方法简单，所得的双层膜具有较高的水通量和盐截留率，较低的反向盐通量，能过滤不同分子大小的物质，主要应用于硬水软化领域。

技术领域

本发明属于二维纳米膜制备以及液体分离技术领域，具体涉及一种基于不同层间距的双层MXene膜的制备方法。

背景技术

近年来，二维材料层状膜由于其通道规整，渗透性高的特性，因而受到越来越多的关注，对于层状膜的调控和改进研究也逐渐成为目前发展趋势。其中，MXene 具有特殊的电化学性质，在电化学储能原件中展现出优异的性能。另一方面，这类由 MXene 纳米片单元堆叠而成的二维膜具有规则可控的传输通道、丰富的表面官能团、亲水的性质，能够实现水和有机溶剂的传输，同时能够对不同尺寸的分子进行有效筛分。因此，基于不同层间距的双层MXene膜的特殊结构以及MXene的亲水性及层间可控性，将MXene在膜材料表面负载制备成膜，进而有效提高膜的渗透和脱盐，除杂性能，以及膜的抗污染性，为膜技术在水处理中的广泛应有提供技术支持。

目前，基于不同层间距的双层MXene膜的制备方法的研究较少。

中国专利申请号CN201711182665.9，发明名称为“一种二维MXene膜在水和乙醇分离中的应用”，公开了一种二维MXene膜在水和乙醇分离中的应用,属于二维纳米膜制备技术以及液体分离技术领域。本发明将具有良好的机械性能和优异的分离性能的二维MXene膜放入渗透汽化装置中,用于水和乙醇的分离,具有很高的选择性和良好的化学稳定性,但只适用于水和乙醇的分离，分离能力较单一。

中国专利申请号CN201811050963.7，发明名称为“利用水合肼插层和分层的Ti₃C₂原位合成TiO₂@Ti₃C₂的方法及产物”，公开了一种涉及一种利用水合肼插层和分层的Ti₃C₂原位合成TiO₂@Ti₃C₂的方法及产物,该方法利用水合肼和超声处理提高了MXene-Ti₃C₂的层间距,为生成的TiO₂提供了更多的附着位点,有利于对污染物的催化降解。但分离制备过程复杂，制备要求很高且制备的膜化学稳定性不高等问题。

因此，研发一种化学稳定性好、水通量高、截留率好和反向盐通量低的MXene双层膜十分必要。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明提供一种方法简单，化学稳定性好、水通量高、截留率好和反向盐通量低的MXene双层膜的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：